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網(wǎng)絡防御技術安全防護論文
摘要：該文闡述了調度自動化系統(tǒng)安全防護現(xiàn)狀，依據(jù)動態(tài)信息安全P2DR模型，結合主動防御新技術設計了調度自動化系統(tǒng)安全防護模型，給出了具體實現(xiàn)的物理架構，討論了其特點和優(yōu)越性。
關鍵詞：P2DR模型主動防御技術SCADA調度自動化
隨著農網(wǎng)改造的進行，各電力部門的調度自動化系統(tǒng)得到了飛快的發(fā)展，除完成SCADA功能外，基本實現(xiàn)了高級的分析功能，如網(wǎng)絡拓撲分析、狀態(tài)估計、潮流計算、安全分析、經(jīng)濟調度等，使電網(wǎng)調度自動化的水平有了很大的提高。調度自動化的應用提高了電網(wǎng)運行的效率，改善了調度運行人員的工作條件，加快了變電站實現(xiàn)無人值守的步伐。目前，電網(wǎng)調度自動化系統(tǒng)已經(jīng)成為電力企業(yè)的"心臟"[1]。正因如此，調度自動化系統(tǒng)對防范病毒和*客攻擊提出了更高的要求，《電網(wǎng)和電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)及調度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡安全防護規(guī)定》（中華人民共和國國家經(jīng)濟貿易委員會第30號令）[9]中規(guī)定電力監(jiān)控系統(tǒng)的安全等級高于電力管理信息系統(tǒng)及辦公自動化系統(tǒng)。各電力監(jiān)控系統(tǒng)必須具備可靠性高的自身安全防護設施，不得與安全等級低的系統(tǒng)直接相聯(lián)。而從目前的調度自動化安全防護技術應用調查結果來看，不少電力部門雖然在調度自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡中部署了一些網(wǎng)絡安全產(chǎn)品，但這些產(chǎn)品沒有形成體系，有的只是購買了防病毒軟件和防火墻，保障安全的技術單一，尚有許多薄弱環(huán)節(jié)沒有覆蓋到，對調度自動化網(wǎng)絡安全沒有統(tǒng)一長遠的規(guī)劃，網(wǎng)絡中有許多安全隱患，個別地方甚至沒有考慮到安全防護問題，如調度自動化和配網(wǎng)自動化之間，調度自動化系統(tǒng)和MIS系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩詥栴}等，如何保證調度自動化系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，防止病毒侵入，已經(jīng)顯得越來越重要。
從電力系統(tǒng)采用的現(xiàn)有安全防護技術方法方面，大部分電力企業(yè)的調度自動化系統(tǒng)采用的是被動防御技術，有防火墻技術和入侵檢測技術等，而隨著網(wǎng)絡技術的發(fā)展，逐漸暴露出其缺陷。防火墻在保障網(wǎng)絡安全方面，對病毒、訪問限制、后門威脅和對于內部的*客攻擊等都無法起到作用。入侵檢測則有很高的漏報率和誤報率[4]。這些都必須要求有更高的技術手段來防范*客攻擊與病毒入侵，本文基于傳統(tǒng)安全技術和主動防御技術相結合，依據(jù)動態(tài)信息安全P2DR模型，考慮到調度自動化系統(tǒng)的實際情況設計了一套安全防護模型，對于提高調度自動化系統(tǒng)防病毒和*客攻擊水平有很好的參考價值。
1威脅調度自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡安全的技術因素
目前的調度自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡如iES-500系統(tǒng)[10]、OPEN2000系統(tǒng)等大都是以Windows為操作系統(tǒng)平臺，同時又與Internet相連，Internet網(wǎng)絡的共享性和開放性使網(wǎng)上信息安全存在先天不足，因為其賴以生存的TCP/IP協(xié)議缺乏相應的安全機制，而且Internet最初設計沒有考慮安全問題，因此它在安全可靠、服務質量和方便性等方面存在不適應性[3]。此外，隨著調度自動化和辦公自動化等系統(tǒng)數(shù)據(jù)交流的不斷增大，系統(tǒng)中的安全漏洞或"后門"也不可避免的存在，電力企業(yè)內部各系統(tǒng)間的互聯(lián)互通等需求的發(fā)展，使病毒、外界和內部的攻擊越來越多，從技術角度進一步加強調度自動化系統(tǒng)的安全防護日顯突出。
2基于主動防御新技術的安全防護設計
2.1調度自動化系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的接口
由于調度自動化系統(tǒng)自身工作的性質和特點，它主要需要和辦公自動化（MIS）系統(tǒng)[6]、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)實現(xiàn)信息共享。為了保證電網(wǎng)運行的透明度，企業(yè)內部的生產(chǎn)、檢修、運行等各部門都必須能夠從辦公自動化系統(tǒng)中了解電網(wǎng)運行情況，因此調度自動化系統(tǒng)自身設有Web服務器，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。調度自動化系統(tǒng)和配網(wǎng)自動化系統(tǒng)之間由于涉及到需要同時控制變電站的10kV出線開關，兩者之間需要進行信息交換，而配網(wǎng)自動化系統(tǒng)運行情況需要通過其Web服務器公布于眾[5]，同時由于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)本身的安全性要求，考慮到投資問題，可以把它的安全防護和調度自動化一起考慮進行設計。
2.2主動防御技術類型
目前主動防御新技術有兩種。一種是陷阱技術，它包括蜜罐技術（Honeypot）和蜜網(wǎng)技術(Honeynet)。蜜罐技術是設置一個包含漏洞的誘騙系統(tǒng)，通過模擬一個或多個易受攻擊的主機，給攻擊者提供一個容易攻擊的目標[2]。蜜罐的作用是為外界提供虛假的服務，拖延攻擊者對真正目標的攻擊，讓攻擊者在蜜罐上浪費時間。蜜罐根據(jù)設計目的分為產(chǎn)品型和研究型。目前已有許多商用的蜜罐產(chǎn)品，如BOF是由MarcusRanum和NFR公司開發(fā)的一種用來監(jiān)控BackOffice的工具。Specter是一種商業(yè)化的低交互蜜罐，類似于BOF，不過它可以模擬的服務和功能范圍更加廣泛。蜜網(wǎng)技術是最為著名的公開蜜罐項目[7],它是一個專門設計來讓人"攻陷"的網(wǎng)絡，主要用來分析入侵者的一切信息、使用的工具、策略及目的等。
另一種技術是取證技術，它包括靜態(tài)取證技術和動態(tài)取證技術。靜態(tài)取證技術是在已經(jīng)遭受入侵的情況下，運用各種技術手段進行分析取證工作。現(xiàn)在普遍采用的正是這種靜態(tài)取證方法，在入侵后對數(shù)據(jù)進行確認、提取、分析，抽取出有效證據(jù)，基于此思想的工具有數(shù)據(jù)克隆工具、數(shù)據(jù)分析工具和數(shù)據(jù)恢復工具。目前已經(jīng)有專門用于靜態(tài)取證的工具，如GuidanceSoftware的Encase,它運行時能建立一個獨立的硬盤鏡像，而它的FastBloc工具則能從物理層組織操作系統(tǒng)向硬盤寫數(shù)據(jù)。動態(tài)取證技術是計算機取證的發(fā)展趨勢，它是在受保護的計算機上事先安裝上代理，當攻擊者入侵時，對系統(tǒng)的操作及文件的修改、刪除、復制、傳送等行為，系統(tǒng)和代理會產(chǎn)生相應的日志文件加以記錄。利用文件系統(tǒng)的特征，結合相關工具，盡可能真實的恢復這些文件信息，這些日志文件傳到取證機上加以備份保存用以作為入侵證據(jù)。目前的動態(tài)取證產(chǎn)品國外開發(fā)研制的較多，價格昂貴，國內部分企業(yè)也開發(fā)了一些類似產(chǎn)品。
2.3調度自動化系統(tǒng)安全模型
調度自動化安全系統(tǒng)防護的主導思想是圍繞著P2DR模型思想建立一個完整的信息安全體系框架，P2DR模型最早是由ISS公司提出的動態(tài)安全模型的代表性模型，它主要包含4個部分：安全策略（Policy）、防護（Protection）、檢測（Detection）和響應（Response）[8]。模型體系框架如圖1所示。
在P2DR模型中，策略是模型的核心，它意味著網(wǎng)絡安全需要達到的目標，是針對網(wǎng)絡的實際情況，在網(wǎng)絡管理的整個過程中具體對各種網(wǎng)絡安全措施進行取舍，是在一定條件下對成本和效率的平衡[3]。防護通常采用傳統(tǒng)的靜態(tài)安全技術及方法來實現(xiàn)，主要有防火墻、加密和認證等方法。檢測是動態(tài)響應的依據(jù)，通過不斷的檢測和監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)新的威脅和弱點。響應是在安全系統(tǒng)中解決安全潛在性的最有效的方法，它在安全系統(tǒng)中占有最重要的地位。
2.4調度自動化系統(tǒng)的安全防御系統(tǒng)設計
調度自動化以P2DR模型為基礎，合理利用主動防御技術和被動防御技術來構建動態(tài)安全防御體系，結合調度自動化系統(tǒng)的實際運行情況，其安全防御體系模型的物理架構如圖2所示。
防護是調度自動化系統(tǒng)安全防護的前沿，主要由傳統(tǒng)的靜態(tài)安全技術防火墻和陷阱機實現(xiàn)。在調度自動化系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化系統(tǒng)和公司信息網(wǎng)絡之間安置防火墻監(jiān)視限制進出網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)包，防范對內及內對外的非法訪問。陷阱機隱藏在防火墻后面，制造一個被入侵的網(wǎng)絡環(huán)境誘導入侵，引開*客對調度自動化Web服務器的攻擊，從而提高網(wǎng)絡的防護能力。
檢測是調度自動化安全防護系統(tǒng)主動防御的核心，主要由IDS、漏洞掃描系統(tǒng)、陷阱機和取證系統(tǒng)共同實現(xiàn)，包括異常檢測、模式發(fā)現(xiàn)和漏洞發(fā)現(xiàn)。IDS對來自外界的流量進行檢測，主要用于模式發(fā)現(xiàn)及告警。漏洞掃描系統(tǒng)對調度自動化系統(tǒng)、配網(wǎng)自動化主機端口的已知漏洞進行掃描，找出漏洞或沒有打補丁的主機，以便做出相應的補救措施。陷阱機是設置的蜜罐系統(tǒng)，其日志記錄了網(wǎng)絡入侵行為，因此不但充當了防護系統(tǒng)，實際上又起到了第二重檢測作用。取證分析系統(tǒng)通過事后分析可以檢測并發(fā)現(xiàn)病毒和新的*客攻擊方法和工具以及新的系統(tǒng)漏洞。響應包括兩個方面，其一是取證機完整記錄了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)和日志數(shù)據(jù)，為攻擊發(fā)生系統(tǒng)遭破壞后提出訴訟提供了證據(jù)支持。另一方面是根據(jù)檢測結果利用各種安全措施及時修補調度自動化系統(tǒng)的漏洞和系統(tǒng)升級。
綜上所述，基于P2DR模型設計的調度自動化安全防護系統(tǒng)有以下特點和優(yōu)越性：
�。�1）·在整個調度自動化系統(tǒng)的運行過程中進行主動防御，具有雙重防護與多重檢測響應功能；
�。�2）·企業(yè)內部和外部兼防，可以以法律武器來威懾入侵行為，并追究經(jīng)濟責任。
�。�3）·形成了以調度自動化網(wǎng)絡安全策略為核心的防護、檢測和響應相互促進以及循環(huán)遞進的、動態(tài)的安全防御體系。
3結論
調度自動化系統(tǒng)的安全防護是一個動態(tài)發(fā)展的過程，本次設計的安全防護模型是采用主動防御技術和被動防御技術相結合，在P2DR模型基礎上進行的設計，使調度自動化系統(tǒng)安全防御在遭受攻擊的時候進行主動防御，增強了系統(tǒng)安全性。但調度自動化系統(tǒng)安全防護并不是純粹的技術，僅依賴安全產(chǎn)品的堆積來應對迅速發(fā)展變化的攻擊手段是不能持續(xù)有效的。調度自動化系統(tǒng)安全防護的主動防御技術不能完全取代其他安全機制，尤其是管理規(guī)章制度的嚴格執(zhí)行等必須長抓不懈。
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